Phương pháp thiết kế cấp phối bê tông có sử dụng kết hợp phụ gia khoáng và phụ gia hóa

Chia sẻ: Nguyễn Tình | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết đề cập đến phương pháp tính toán cấp phối bê tông khi có sử dụng đến thành phần phụ gia khoáng và phụ gia hóa kết hợp. Các bước tính toán dựa trên cơ sở phương pháp thiết kế cấp phối bê tông truyền thống của Việt Nam nhưng có xem xét đến công thức tính chỉ tiêu và thành phần của phụ gia cũng như việc điều chỉnh các thành khác trong bê tông khi có thêm các thành phần phụ gia này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phương pháp thiết kế cấp phối bê tông có sử dụng kết hợp phụ gia khoáng và phụ gia hóa

PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG CÓ SỬ DỤNG KẾT HỢP PHỤ GIA KHOÁNG VÀ PHỤ GIA HÓA Nguyễn Thị Thu Hương1 Tóm tắt: Dựa trên thực tế hiện nay, nhiều loại bê tông có sử dụng đến phụ gia bao gồm cả phụ gia khoáng kết hợp với phụ gia hóa nhằm cải thiện các đặc tính của bê tông cho phù hợp với những yêu cầu cụ thể khác nhau. Bài báo đề cập đến phương pháp tính toán cấp phối bê tông khi có sử dụng đến thành phần phụ gia khoáng và phụ gia hóa kết hợp. Các bước tính toán dựa trên cơ sở phương pháp thiết kế cấp phối bê tông truyền thống của Việt Nam nhưng có xem xét đến công thức tính chỉ tiêu và thành phần của phụ gia cũng như việc điều chỉnh các thành khác trong bê tông khi có thêm các thành phần phụ gia này. Từ khóa: Cấp phối bê tông, phụ gia khoáng, phụ gia hóa. I. ĐẶT VẤN ĐỀ1 phụ gia hóa học) từ đó thành lập một cấp phối Hiện nay rất nhiều loại bê tông được khuyến hợp lý, mà theo đó khi thi công đạt được các chỉ cáo nên sử dụng phụ gia bao gồm cả phụ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp bê tông và bê tông, khoáng và phụ gia hóa nhằm cải thiện các tính đồng thời đảm bảo tính kinh tế của kết cấu bê chất để đáp ứng yêu cầu đặc thù của các loại tông sau này. công trình khác nhau. Thông thường mỗi loại bê 2.2. Các dữ liệu cần biết trước tông có những phương pháp tính cấp phối riêng, 1) Yêu cầu về bê tông: Mác bê tông (cường độ nhưng về cơ bản vẫn trên cơ sở của nguyên tắc nén theo tuổi), yêu cầu mác chống thấm và khả thể tích tuyệt đối. Điểm khác chính giữa các năng chống xâm thực, chống mài mòn v.v… phương pháp là qui định về giới hạn hàm lượng 2) Yêu cầu về điều kiện thi công: Hình dạng các thành phần vật liệu trong bê tông như xi kết cấu, kích thước, mật độ cốt thép; Thời gian măng, nước, cát hay đá, và phụ gia nếu có nhằm cần để thi công (vận chuyển, đổ hỗn hợp bê đảm bảo thỏa mãn các đặc tính của hỗn hợp bê tông vào kết cấu), nhiệt độ môi trường, phương tông và bê tông sao cho phù hợp với điều kiện tiện vận chuyển hỗn hợp bê tông, phương tiện thi công cũng như điều kiện làm việc sau này để đổ bê tông (bằng cẩu hoặc bằng bơm)… của sản phẩm đóng rắn. Bài viết này xin giới 3) Yêu cầu về vật liệu chế tạo bê tông: thiệu phương pháp thiết kế cấp phối hỗn hợp bê + Xi măng: Loại, cường độ thực tế, khối tông có sử dụng kết hợp phụ gia khoáng và phụ lượng riêng,….. gia hoá học. Các bước tính toán dựa trên cơ sở + Phụ gia khoáng hoạt tính: Loại, độ mịn, phương pháp thiết kế cấp phối bê tông truyền hoạt tính, khối lượng riêng,… thống của Việt Nam nhưng có xem xét đến công + Cát: Loại, mô đun độ nhỏ, khối lượng thức tính chỉ tiêu và thành phần của phụ gia riêng,… khoáng, phụ gia hóa học cũng như việc điều + Đá dăm: Loại, đường kính hạt lớn nhất chỉnh các thành khác trong bê tông khi có thêm (Dmax), khối lượng riêng, khối lượng thể tích các thành phần phụ gia này. xốp (đổ đống), độ hổng,… II. TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN THIẾT KẾ + Phụ gia siêu dẻo giảm nước: Loại phụ gia, CẤP PHỐI BÊ TÔNG lượng dùng, khả năng giảm nước, khả năng làm 2.1. Mục đích của việc thiết kế cấp phối hỗn chậm ninh kết và khả năng duy trì độ linh động hợp bê tông theo thời gian. Việc thiết kế cấp phối bê tông nhằm xác định 2.3 Qui trình thiết kế cấp phối bê tông tỷ lệ giữa các vật liệu cấu thành (xi măng, phụ Quy trình thiết kế thành cấp phối bê tông gia khoáng, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn, nước và được tiến hành theo 3 giai đoạn: 1) Xác định yêu cầu về các chỉ tiêu kỹ thuật 1 mà hỗn hợp bê tông và bê tông cần đạt được; Trường Đại học Thủy lợi KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 38 (9/2012) 71
Xác định các yêu cầu về điều kiện thi công và các đặc tính của vật liệu dùng để chế tạo bê tông. Trong đó: Rbt: Cường độ nén của bê tông, 2) Tính toán thiết kế cấp phối bê tông, tiến lấy bằng mác bê tông yêu cầu nhân với hệ số an hành thí nghiệm trong phòng rồi điều chỉnh cấp toàn 1,1 đối với trạm trộn tự động và 1,15 đối phối hợp lý để đạt được các yêu cầu kỹ thuật đề với trạm trộn thủ công. ra như đã xác định ở bước 1. Rckd: Cường độ thực tế của chất kết dính; 3) Thí nghiệm điều chỉnh cấp phối bê tông A: Hệ số tra bảng; theo điều kiện thực tế tại hiện trường. CKD/N: Tỷ lệ Chất kết dính/Nước theo khối III. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ lượng. A- Phần tính toán Bước 5: Tính hàm lượng chất kết dính Bước 1: Chọn độ sụt của hỗn hợp bê tông (CKD) (SNyc) – Độ sụt được chọn dựa vào dạng kết cấu và điều kiện thi công (phương pháp đầm) Bước 2: Xác định lượng nước trộn (N) – Bước 6: Xác định lượng phụ gia khoáng và Lượng nước trộn được chọn dựa vào độ sụt yêu phụ gia hóa cho 1m3 bê tông cầu xác định ở bước 1, cùng các chỉ tiêu của vật - Hàm lượng CKD tính được ở trên bao liệu sử dụng cho hỗn hợp bê tông. gồm xi măng và phụ gia khoáng. Hàm lượng xi Bước 3: Xác định các thông số của hỗn hợp măng (X) và phụ gia khoáng (PGK) trong 1m3 chất kết dính bê tông sẽ được tính theo công thức: - Chất kết dính ở đây được xem là hỗn hợp của xi măng với thành phần phụ gia khoáng. Phụ gia khoáng được sử dụng để thay thế một 0, 5 phần xi măng trong hỗn hợp chất kết dính, có thể tham khảo tài liệu [2] lượng dùng như sau: - Lượng phụ hóa thường được dùng theo + Tro bay: Có thể dùng 15-:-35% thay thế hướng dẫn của nhà cung cấp và tỷ lệ phụ gia lượng dùng xi măng hóa được tính theo % so với xi măng. Nếu tỷ lệ + Muội silic và tro trấu: Có thể dùng từ 5-:- trộn phụ gia hóa là PGH% so với xi măng thì 15% thay thế lượng xi măng hàm lượng phụ gia hóa (PGH) trong 1m3 bê - Trộn theo tỷ lệ chọn và thí nghiệm xác định tông sẽ là: cường độ thực tế của chất kết dính như phương pháp thí nghiệm xác định cường độ của xi măng Nếu phụ gia hóa ở dạng lỏng thì lượng nước theo TCVN6016-1995. trong phụ gia phải được tính vào trong thành phần - Tính khối lượng riêng của chất kết dính (ρckd) nước trộn hay nói cách khác phải tính giảm bớt nước trộn do đã có một phần trong phụ gia. Bước 7: Xác định thể tích hồ (Vh) Trong đó: X%, PGK%: Là tỷ lệ của lượng dùng xi +N, lít măng và phụ gia khoáng trong chất kết dính Nếu phụ gia ở dạng lỏng thì ρx, ρpgk, ρckd: Là khối lượng riêng của xi , lít măng, phụ gia khoáng và hỗn hợp chất kết dính, Bước 8: Xác định hệ số dư vữa hợp lý Kd – g/cm3. Tra bảng phụ thuộc vào Vh, mô đun độ mịn của Bước 4: Xác định tỷ lệ chất kết dính/nước cát Mdl và loại đá. (CKD/N) Bước 9: Xác định lượng cốt liệu lớn (Đ) Tỷ lệ CKD/N xác định từ công thức Bôlômay: Đ hoặc  72 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 38 (9/2012)
Đ Các chỉ tiêu cơ lý khác của bê tông (cường độ uốn, độ chống thấm,….) khi có yêu cầu được Trong đó: xác định theo các tiêu chuẩn liên quan hiện Đ - Hàm lượng đá dăm trong 1m3 bê tông, kg; hành. rđ - Độ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn, Bước 3: Thí nghiệm xác định khối lượng rd = 1 – (  ođ ); thể tích của bê tông tươi (ρbttươi)  đ  1000 Sau khi xác định lượng nước và chất kết dính ρođ- Khối lượng thể tích xốp (khối lượng đổ hợp lý, tính lại tỷ lệ CKD:N:C:Đ, kết hợp với tỷ đống) của cốt liệu lớn, kg/m3 ; lệ phụ gia khoáng thay thế xi măng và tỷ lệ phụ ρđ - Khối lượng thể tích hạt của cốt liệu lớn, gia hóa tính theo xi măng đã xác định ở phần g/cm3 ; trên, tiến hành thí nghiệm xác định khối lượng Kd – Hệ số dư vữa hợp lý. thể tích của bê tông tươi. Bước 10: Xác định hàm lượng cát (C) Biết khối lượng thể tích của bê tông tươi, ta có: CKD+PGH+N+C+Đ= ρbttươi Thay các đại lượng PGH, N, C, Đ bằng biểu thức tính theo CKD theo tỷ lệ đã xác định vào công thức trên sẽ xác định được lượng CKD, và Trong đó: từ CKD tính được các lượng vật liệu PGH, N, X, PGK, PGH, N, C, Đ: Là hàm lượng chất C, Đ cho 1m3 bê tông. kết dính (gồm xi măng và phụ gia khoáng), phụ Bước 4: Điều chỉnh thành phần cấp phối gia hóa, nước, cát, đá trong 1m3 hỗn hợp bê bê tông tại hiện trường tông, kg ; Căn cứ vào thành phần cấp phối đã xác định ρckd, ρpgh, ρn, ρc, ρđ: Là khối lượng riêng của trong phòng thí nghiệm, điều chỉnh thành phần chất kết dính, phụ gia hóa, nước, cát và khối cấp phối bê tông tại hiện trường theo độ ẩm lượng thể tích hạt của đá, g/cm3. thực tế của cốt liệu sao cho cấp phối đã tính B- Phần thí nghiệm trong phòng và điều toán không thay đổi. chỉnh theo vật liệu thực tế tại hiện trường IV. VÍ DỤ TÍNH TOÁN Bước 1- Thí nghiệm kiểm tra độ lưu động Bước 1: Xác định độ lưu động SNyc (độ sụt SN) Theo yêu cầu kết cấu và điều kiện thi công, Từ cấp phối bê tông tính toán theo lý thuyết, chọn được SNyc là 8cm thí nghiệm kiểm tra độ sụt và điều chỉnh lượng Bước 2: Xác định lượng nước (N) nước cho đến khi đạt độ lưu động yêu cầu. Chú Với SNyc=8; Cát có Mdl=2,52; Đá dăm có ý về cách hiệu chỉnh các thành phần như được Dmax=20 xác định được lượng nước là 195 (l) giới thiệu trong tài liệu [1]. Bước 3: Xác định các thông số của hỗn hợp Nếu dùng phụ gia dẻo hóa thì cho lượng phụ chất kết dính gia theo khuyến cáo của nhà sản xuất và thí - Sử dụng phụ gia khoáng tro bay, theo nghiệm điều chỉnh giảm nước cho đến khi đạt khuyến cáo quyết định lượng dùng là 30% thay độ lưu động yêu cầu. Ghi lại lượng nước và tính thế xi măng. lại tỷ lệ N/X. - Sử dụng xi măng Pooclăng thường PC40, Bước 2- Thí nghiệm kiểm tra cường độ và tro bay Phả Lại trộn theo tỷ lệ xác định ở Trộn mẻ thử với thành phần đã được điểu trên, xác định được cường độ thực tế của chất chỉnh ở bước 1, đúc 3 nhóm mẫu với 1 nhóm kết dính là 480daN/cm2. dùng hàm lượng chất kết dính như tính toán ở - Xác định khối lượng riêng của chất kết dính: bước 1, hai nhóm khác với hàm lượng CKD tăng và giảm 10%, kiểm tra chỉ tiêu cường độ. Vẽ đường quan hệ giữa cường độ và hàm lượng chất kết dính. Dựa vào đường quan hệ xác định Bước 4: Xác định tỷ lệ chất kết dính/nước hàm lượng chất kết dính yêu cầu. (CKD/N) KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 38 (9/2012) 73
Với yêu cầu bê tông có mác thiết kế là 300 327(lít) daN/cm2, thi công bằng trạm trộn tự động’ vật liệu xem như có chất lượng trung bình, tỷ lệ Bước 8: Xác định hệ số dư vữa hợp lý Kd – CKD/N xác định được như sau: Tra bảng phụ thuộc vào Vh, mô đun độ mịn của cát Mdl và loại đá  Kd=1,45736 Bước 9: Xác định lượng cốt liệu lớn (Đ) Bước 5: Tính hàm lượng chất kết dính (CKD) Đ Trong đó: Bước 6: Xác định lượng phụ gia khoáng và rđ = 1 – (  ođ )=1 – (1400 )=0,48  đ  1000 2,69  1000 phụ gia hóa cho 1m3 bê tông - Theo đề xuất lấy lượng phụ gia khoáng Bước 10: Xác định hàm lượng cát (C) tro bay là 30%, như vậy lượng xi măng và tro bay sử dụng cho 1m3 bê tông tính được là: ) 3  Vậy cấp phối vật liệu cho 1m bê tông theo tính toán là: 0, 5 Hỗn hợp chất kết dính: 366 kg Trong đó: Xi măng: 256 kg PG khoáng tro bay: 110 kg - Dùng phụ gia ức chế ăn mòn dạng lỏng Hỗn hợp nước và phụ gia hóa: 195 (l) với tỷ lệ 2% so với xi măng, ta có lượng phụ gia Trong đó: Phụ gia ức chế ăn mòn: dùng cho 1m3 bê tông sẽ là: 5,12 kg (4.45 lít) Nước: 190,55 kg (190,55 lít) tương ứng với thể tích: 5,12/1,15=4,45(l) Cát: 663 kg Bước 7: Xác định thể tích hồ (Vh) Đá: 1148kg TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Xây dựng – “Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại”, 2000. [2] GS.TS Phạm Duy Hữu (Chủ biên) – Bê tông cường độ cao và chất lượng cao, 2008. [3] Viện Kỹ thuật xây dựng – Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao sử dụng trong thi công xây dựng các công trình trên địa bàn Hà Nội” [4] Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam – Viện Thủy Công – Báo cáo chuyên đề “Hướng dẫn thiết kế cấp phối bê tông tự lèn”, thuộc dự án “Hoàn thiện công nghệ chế tạo bê tông tự lèn trong xây dựng công trình Thủy lợi” Abstract METHOD TO DETERMINE THE PROPORTION OF CONCRETE USING BOTH MINERAL AND CHEMINAL ADMIXTURE Based on the the current circumstance, most types of concrete use admixture including mineral and chemical admixture in order to improve the properties of concrete to meet various kinds of purpose. This paper presents the method for determining the proportion of concrete which use both mineral and chemical admixture. The steps are based on the conventional method applied in Viet Nam, but consider the formulas to calculate the properties and the content of admixture as well as adjust other components in concrete. Key words: Concrete proportion, mineral admixture, chemical admixture. Người phản biện: PGS. TS. Nguyễn Quang Phú BBT nhận bài: 12/7/2012 Phản biện xong: 17/9/2012 74 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 38 (9/2012)